基于數(shù)值模擬的鋁合金殼體的鑄造工藝優(yōu)化

太原工業(yè)學(xué)院基于數(shù)值模擬的鋁合金殼體的鑄造工藝優(yōu)化指導(dǎo)老師：梁紅玉、白瑞122018208朱剛2016年6月20日目錄1.研究背景2.研究?jī)?nèi)容3.研究方法4.模擬分析5.結(jié)論1.研究背景鋁合金在今天社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，鋁合金零件主要靠鑄造方式制成，而我國(guó)目前的鑄造水平還不是很高，為了順應(yīng)當(dāng)代可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)方式，優(yōu)化鋁合金鑄造工藝變得必不可少。并且金屬重力型鑄造又是一種常用的鑄造方法，隨著時(shí)代的發(fā)展，計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法相給合，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行零件設(shè)計(jì)，鑄造模擬已經(jīng)成為了一種生產(chǎn)趨勢(shì)，既提高了生產(chǎn)效率，又減少了資源浪費(fèi)，所以本課題的研究很具有意義。2.研究?jī)?nèi)容1.查閱相關(guān)鑄造書籍，根據(jù)殼體零件設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和冒口；2.使用Pro-E繪制殼體零件、澆注系統(tǒng)和冒口；3.使用華鑄CAE模擬鋁合金鑄造生產(chǎn)過程，觀察零件上是否存在縮孔縮松缺陷，對(duì)冒口形狀尺寸和鑄造溫度進(jìn)行修改，尋找最優(yōu)的冒口尺寸和鑄造溫度。3.研究方法

該殼體的輪廓尺寸為最大直徑φ412mm，兩個(gè)平臺(tái)直徑分別為φ240mm，φ168mm，高300mm，最薄壁厚為23mm，最厚壁厚64mm，重48kg，材質(zhì)為ZL113。

澆鑄系統(tǒng)總長(zhǎng)度為530mm，分為澆口，直澆道，橫澆道，內(nèi)澆道四部分

頂冒口底面直徑為168mm高為200mm拔模斜度為80°四個(gè)小冒口長(zhǎng)、寬、高均為80mm導(dǎo)圓角Φ10mm側(cè)面補(bǔ)貼長(zhǎng)50mm將各部分裝配到一起形成總裝圖，導(dǎo)出stl文件4.模擬分析前置處理12用于凝固用于充型計(jì)算分析重力補(bǔ)縮的原理為隨著溫度降低，部分熔液變?yōu)楣腆w，體積收縮，在重力作用下該區(qū)域的上端會(huì)產(chǎn)生孔隙，從而形成縮孔縮松。

液相分布鑄型壓力鑄件色溫縮孔縮松通過對(duì)液相分布，觀看鑄件凝固過程液態(tài)分布情況，以此判斷鑄造的凝固收縮可能發(fā)生的部位，孤立液相區(qū)會(huì)進(jìn)一步冷卻凝固，最后可能產(chǎn)生縮孔縮松結(jié)果分析方案一方案二方案三方案四頂冒200mm側(cè)冒80mm補(bǔ)貼50mm頂冒100mm側(cè)冒90mm補(bǔ)貼50mm頂冒50mm側(cè)冒80mm補(bǔ)貼98mm頂冒25mm側(cè)冒72mm補(bǔ)貼98mm冒口優(yōu)化方案五方案六頂冒25mm側(cè)冒60mm補(bǔ)貼98mm頂冒25mm側(cè)冒50mm補(bǔ)貼98mm由上表可得，方案五為最合適的冒口設(shè)計(jì)740℃720℃700℃680℃溫度優(yōu)化綜上，740℃的鑄造初始溫度為最優(yōu)溫度最優(yōu)鑄造工藝頂冒口25mm側(cè)冒口60mm補(bǔ)貼98mm初始溫度740℃5.結(jié)論1.基于Pro-E的設(shè)計(jì)平臺(tái)，可以將所設(shè)計(jì)的零件形象直觀的展現(xiàn)在我們面前，讓設(shè)計(jì)趨于簡(jiǎn)單化，容易修改設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，提高了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效率和興趣，為后期的鑄造模擬提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持。2.將華鑄CAE模擬軟件應(yīng)用到鋁合金鑄造工藝優(yōu)化的設(shè)計(jì)中，成功解決了鑄件出現(xiàn)縮孔縮松的問題，實(shí)現(xiàn)了鑄造過程的可視化，讓人們更好的了解鑄造時(shí)的充型及凝固過程，對(duì)鑄造過程中鑄件溫度，鑄型溫度，鑄型壓力，液相分布等變化有基本認(rèn)識(shí)。3.通過華鑄CAE軟件對(duì)鋁合金殼體的鑄造模擬，獲得的最優(yōu)鑄造方案可以直接應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)，不僅可以有效的降低次品率，還可以節(jié)約材料和能源。獲得高質(zhì)量的鑄件，對(duì)未來(lái)的使用者有了更安全的保障。4.將Pro-E和華鑄CAE結(jié)合使用在鑄造工藝上，是現(xiàn)代